السابق
الحل
السؤال ١٧: إذا كان لدينا فريقان (أ) و (ب) يلعبان لعبة شد الحبل كما هو موضح في الشكل، وكان الفريق (أ) يشد نحو اليسار بقوة مقدارها ٥٠٠ نيوتن ولم يتحرك الحبل (ر)، فهذا يعني أن الفريق (ب) يشد الحبل أيضاً بقوة مقدارها ٥٠٠ نيوتن نحو اليمين. ما مقدار قوة الشد في الحبل إذا اعتبرنا أن كتلة الحبل (ر) مهملة؟
الإجابة: بما أن الحبل لا يتحرك، فإن القوتين متساويتان ومتعاكستان. لذلك قوة الشد في الحبل = ٥٠٠ نيوتن. (ملاحظة: لا نجمع القوتين لأن كل فريق يشد في اتجاه معاكس للآخر).
السؤال ١٨ (علل): قد يحتاج قطار بضائع يسير بسرعة كبيرة إلى عدة كيلومترات ليتوقف بعد استعمال المكابح (الفرامل).
الإجابة: يحتاج القطار إلى مسافة طويلة للتوقف لأن كتلته كبيرة جداً، ولذلك يمتلك قصوراً ذاتياً كبيراً يراكم مقاومته لتغير حالته الحركية. كما أن سرعته الكبيرة تجعل قوة الاحتكاك الناتجة عن المكابح تحتاج إلى زمن ومسافة أطول لتقليل سرعته حتى يتوقف تماماً.
السؤال ١٩ (القياس): أي السرعات التالية أكبر: ٢٠ م/ث، ٢٠٠ سم/ث، ٠٫٢ كم/ث؟
الحل بتوحيد الوحدات إلى (متر/ثانية):
السرعة الأولى: ٢٠ م/ث.
السرعة الثانية: ٢٠٠ ÷ ١٠٠ = ٢ م/ث.
السرعة الثالثة: ٠٫٢ × ١٠٠٠ = ٢٠٠ م/ث.
النتيجة: السرعة الأكبر هي ٠٫٢ كم/ث (لأنها تساوي ٢٠٠ م/ث).
السؤال ٢٠ (استنتج): تسير سيارة في طريق منحني بسرعة ٥٠ كم/ساعة وقراءة العداد ثابتة. هل القوى المؤثرة في السيارة متزنة أم غير متزنة؟
الإجابة: القوى غير متزنة؛ لأن حركة السيارة في طريق منحني تغير اتجاه سرعتها المتجهة حتى لو بقيت قراءة عداد السرعة ثابتة، ولذلك تتسارع السيارة نحو مركز المنحنى نتيجة وجود قوة محصلة.
٢. أنشطة تقويم الأداء
السؤال ٢١ (عرض شفهي): حضّر عرضاً شفهياً مع وسائل إيضاح لتفسير أحد قوانين نيوتن للحركة واشرحها لطلاب الصف الثالث الابتدائي.
نص العرض المقترح: السلام عليكم؛ سأشرح لكم قانون نيوتن الأول باستخدام سيارة صغيرة وكرة. ينص القانون على أن الجسم الساكن يبقى ساكناً، والجسم المتحرك يستمر في الحركة بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم ما لم تؤثر فيه قوة محصلة. فعندما نضع السيارة على الطاولة فإنها لا تتحرك حتى ندفعها. وعندما نركل الكرة تبدأ بالحركة ثم تتباطأ وتتوقف بسبب قوة الاحتكاك وتسمى مقاومة الجسم لتغيير حالته الحركية القصور الذاتي. إذن لا تبدأ حركة الجسم أو تتغير إلا عندما تؤثر فيه قوة.
السؤال ٢٢ (اختراع): صمم آلة يدوية مركبة لبذل شغل محدد بين الآلات البسيطة المستخدمة في تصميمك، وصف العمل الذي تقوم به كل منها.
اسم التصميم: عربة يدوية لرفع الصناديق إلى الشاحنة.
المكونات والوظائف:
المستوى المائل: يسمح بدفع الصندوق إلى منصة العربة بقوة أقل.
العجلة والمحور: يساعدان على نقل العربة والصندوق بسهولة.
نظام البكرات: يرفع الصندوق إلى مستوى الشاحنة ويقلل القوة المطلوبة ويغير اتجاهها.
مقبض يدوي دوار: يلف الحبل حول محور لرفع الصندوق والتحكم فيه.
(وبذلك تجمع الآلة عدة آلات بسيطة لأداء عمل واحد، لذا تعد آلة مركبة).
السؤال ٢٣ (استعمال الرسوم البيانية): يمثل الرسم البياني السابق سرعة عداء في سباق ١٠٠ متر. هل يظهر الرسم تزايد سرعة العداء، أم تباطؤها، أم ركضه بسرعة ثابتة؟
الإجابة: يظهر الرسم أن سرعة العداء تزايدت؛ لأن منحنى السرعة يرتفع مع مرور الزمن، ولكنه يصبح أقل ميلاً تدريجياً، أي أن سرعة العداء تستمر في الزيادة ولكن بمعدل أقل.
٣. تطبيق الرياضيات - مراجعة الفصل
السؤال ٢٤ (فسر): طلب منك معلمك أنت وصديقك أن تسحبا نابضين متصلين بطرفي حبل أفقي على هيئة لعبة شد الحبل بحيث تختلف قوة النابضين، هل يمكن تحقيق ذلك؟
الإجابة: لا يمكن تحقيق ذلك في الحالة المثالية؛ لأن الميزانين المتصلين في الحبل يقيسان قوة الشد نفسها. ووفقاً لقانون نيوتن الثالث، يؤثر كل ميزان في الآخر بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه، لذلك تكون قراءتهما متساويتين.
السؤال ٢٥ (حساب الشغل): احسب الشغل الذي تبذله قوة مقدارها ٣٠ نيوتن لمسافة ٣ م.
الحل: القوة = ٣٠ نيوتن المسافة = ٣ أمتار الشغل = القوة × المسافة = ٣٠ × ٣ = ٩٠ جول.
السؤال ٢٦ (حساب القوة): احسب القوة التي تؤثر بها محركات صاروخية في مكوك فضاء كتلته ٢ مليون كجم ويتحرك بتسارع ٣٠ م/ث².
الحل: الكتلة = ٢ مليون كجم = ٢٠٠٠٠٠٠ كجم التسارع = ٣٠ م/ث² القوة = الكتلة × التسارع = ٢٠٠٠٠٠٠ × ٣٠ = ٦٠٠٠٠٠٠٠ نيوتن (أي ٦٠ مليون نيوتن).
السؤال ٢٧ (السرعة والزمن): يمثل الرسم البياني أعلاه العلاقة بين المسافة والزمن لرحلة قام بها حسين على الدراجة. ما السرعة المتوسطة لحسين؟ ما الزمن الذي احتاج إليه ليقطع مسافة ٢٥ كم؟
الحل: المسافة = ٥٠ كم الزمن = ٥ ساعات السرعة المتوسطة = ٥٠ ÷ ٥ = ١٠ كم/ساعة. الزمن اللازم لقطع ٢٥ كم: الزمن = ٢٥ ÷ ١٠ = ٢٫٥ ساعة (إذن يحتاج حسين إلى ساعتين ونصف لقطع مسافة ٢٥ كم).
